CN115523273A - 一种具有接触式安全螺母的线性驱动器及故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高空作业平台技术领域，具体涉及一种具有接触式安全螺母的线性驱动器及故障检测方法，线性驱动器包括中心螺杆、传动螺母机构、安全螺母机构以及传动控制总成；中心螺杆具有螺旋滚道，安全螺母机构包括套在中心螺杆外围的安全螺母座，安全螺母座上开设有指向中心螺杆的限位孔道，限位孔道内设置有弹性缓冲件，弹性缓冲件与中心螺杆之间设置有安全滚珠，安全滚珠部分落在螺旋滚道中而部分位于限位孔道中，安全滚珠能够沿着螺旋滚道滚动并能够沿着限位孔道移动；传动控制总成包括驱动中心螺杆转动的电动机以及控制电动机运行的电机控制器，电机控制器能够直接接收外部操作状态信号并解析成动作指令来控制电动机的运行。

Description

一种具有接触式安全螺母的线性驱动器及故障检测方法

技术领域

本发明涉及高空作业平台技术领域，具体涉及一种具有接触式安全螺母的线性驱动器及故障检测方法。

背景技术

线性致动器目前被广泛应用在各个领域，包括医疗设备、家居办公、太阳能发电等等。这种线性致动器其结构通常包括驱动电机、传动丝杆、蜗轮、传动螺母，驱动电机带动转动丝杆转动，转动丝杆转动时带动传动螺母轴向移动，传动螺母可以连接驱动对象，从而实现驱动目的。在运行时线性致动器不仅需要承受轴向的力，还需要承受一定的侧向力，使得传动螺母因不正常磨损和材料缺陷而损坏从而导致突然下降，危险性较大，为了提高使用时的安全性能，很多线性致动器的传动螺母中设置了安全螺母，安全螺母的设置不是在传动螺母的螺牙或滚珠损坏后保持推杆继续运行，只是可以让推杆下降到安全位置，在传动螺母正常运行时，安全螺母是不起作用的，所以此时安全螺母通常不与丝杆接合；而传动螺母在上升过程中损坏时，线性致动器不会继续上升，而是在原位置旋转，如果电机反转，依靠安全螺母的传动可以让线性致动器回到安全位置。

因为安全螺母是在丝杆出现故障时才与丝杆接合以发挥作用的，所以在丝杆升降机正常运行时安全螺母是不起作用的，安全螺母也就不与丝杆接合，不影响丝杆升降机的正常运行。如公开号为CN113840794A的专利所公开的一种升降装置，包括中心螺杆、主螺母机构和辅助螺母机构，所述主螺母机构与所述中心螺杆接合，所述辅助螺母机构脱离所述中心螺杆，在主螺母机构出现故障的情况下，所述辅助螺母机构被配置成接合所述中心螺杆，避免升降装置飞速下降而造成危险，然后，升降控制器被配置成允许作业平台下降至收起或运输位置，以允许工人或操作员安全地离开载具。该专利中的辅助螺母机构能够在主螺母机构故障的情况下与中心螺杆接合起到保障安全的作用，但在主螺母机构正常运行的情况下辅助螺母机构始终脱离中心螺杆，因此在辅助螺母机构与中心螺杆接合的瞬间会产生较剧烈的撞击，可能对中心螺杆和辅助螺母机构造成损伤，而且会使致动器产生较剧烈的振动，被举升的平台也会产生振动，危及平台上人员的安全；另外当辅助螺母机构作用之后，升降装置并不是直接静止保持在当前位置等待维修，致动器还需要运行，完成当前的举升任务，或者至少需要下降至安全高度上，而辅助螺母机构与中心螺杆之间是通过螺旋螺纹接合的，具体的是沿中心螺杆的轴向相互靠近并接合，虽然原本的间隙不大，但接合后仍然会使得致动器在中心螺杆的轴向上产生了明显的位置误差，造成整个升降控制存在较大的误差；另外该专利中的故障检测方法集成度低。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，包括中心螺杆、传动螺母机构、安全螺母机构以及传动控制总成；所述中心螺杆具有螺旋滚道，所述安全螺母机构包括套在所述中心螺杆外围的安全螺母座，所述安全螺母座上开设有指向所述中心螺杆的限位孔道，所述限位孔道内设置有弹性缓冲件，所述弹性缓冲件与所述中心螺杆之间设置有安全滚珠，所述安全滚珠部分落在所述螺旋滚道中而部分位于所述限位孔道中，所述安全滚珠能够沿着所述螺旋滚道滚动并能够沿着所述限位孔道移动；所述传动控制总成包括驱动所述中心螺杆转动的电动机以及控制所述电动机运行的电机控制器，所述电机控制器能够直接接收外部操作状态信号并解析成动作指令来控制所述电动机的运行。本发明的弹性缓冲件与安全滚珠形成弹性滚珠机构，安全螺母机构通过弹性滚珠机构始终保持与所述中心螺杆的接合。所述传动螺母机构例如为传统的滚珠丝杠螺母，将中心螺杆的旋转致动转换成平移运动。在传动螺母机构未出现故障的正常工作状态下，与现有技术此时安全螺母机构保持与中心螺杆脱离相比，本专利的安全螺母机构通过特别构造弹性滚珠机构始终保持与中心螺杆的弹性接合，即接触式安全螺母之意。在传动螺母机构出现故障时，弹性滚珠机构不影响安全螺母机构与中心螺杆的咬合接合。

作为本发明的优选，所述安全螺母座的内壁具有螺旋顶牙，所述螺旋顶牙伸入所述螺旋滚道中并与所述中心螺杆间隔开。

作为本发明的优选，还包括用于监测平台高度值的高度传感器、用于监测平台重量值的重量传感器以及用于监测所述电动机电流值的电流传感器，所述电机控制器内存储有高度值、重量值和电流值相对照的标定数据库，所述电机控制器能够实时获得所述高度传感器、所述重量传感器以及所述电流传感器的监测数据并判断实时电流值是否超过标定电流值。

作为本发明的优选，所述电机控制器中具有标准电流值计算模块，在自平衡状态下所述计算模块能够根据当前平台的高度值和重量值计算出对应的标准电流值，并且判断实时电流值是否低于标准电流值。

作为本发明的优选，所述高度传感器、所述重量传感器以及所述电流传感器均通过电线连接所述电机控制器。

作为本发明的优选，所述电机控制器具有能够接收并解析外部操作状态信号的无线通讯转换模块。

作为本发明的优选，还包括警示灯，所述电机控制器在判定所述安全螺母机构生效时能够控制所述警示灯闪烁。

作为本发明的优选，还包括用于与云端服务器通过网络通讯的远程终端，所述电机控制器能够将故障代码发送至所述远程终端，所述远程终端用于将故障代码传输至云端服务器中。

作为本发明的优选，所述线性驱动器自由下降动作时，所述电动机反转并将动能转化为电能。

一种具有接触式安全螺母的线性驱动器的故障检测方法，包括以下步骤：

S01：电机控制器直接接收外部操作状态信号并将其解析成能够控制所述电动机的动作指令；

S02：根据解析得到的动作指令来控制所述电动机的运行；

S03：动作指令为上升或下降，则所述电动机运行使所述线性驱动器执行上升或下降的动作，同时所述电机控制器实时判断监测到的实时电流值是否超过当前平台的高度值和重量值在数据库中所对应的标定电流值，若实时电流值不超过标定电流值，线性驱动器持续执行上升或下降的动作；

S04：若在执行上升或下降动作的某时刻所述电机控制器判断出实时监测到的实时电流值超过了当前平台的高度值和重量值在数据库中所对应的标定电流值，所述电机控制器控制所述电动机改变输出功率使所述线性驱动器停止上升或停止下降并维持在当前高度上；

S05：所述线性驱动器进入自平衡状态 ，所述电机控制器根据当前平台的高度值和重量值计算出维持自平衡状态的标准电流值，同时实时判断监测到的实时电流值是否低于计算得到的维持自平衡状态的标准电流值，若实时电流值不低于标准电流值，则判定安全螺母没有生效，所述电机控制器控制所述电动机继续执行初始的上升或下降的动作指令；

S06：若自平衡状态下实时电流值低于标准电流值，则所述电机控制器判定所述安全螺母机构生效；

S07：若初始的动作指令为上升，所述电机控制器使所述线性驱动器停止上升，所述电动机维持线性驱动器当前状态；若动作指令为下降，所述电机控制器使所述电动机停止运行，并且所述电动机的刹车松开，所述线性驱动器自由下降，同时带动所述电动机反转，实现所述电动机的能量回收；

S08：所述电机控制器控制所述警报灯闪烁并将故障代码发送至所述远程终端，所述远程终端将故障代码传输至所述云端服务器，所述云端服务器通过无线信号通知售后人员。

有益效果：

接触式安全螺母的设计，使得线性驱动器在传动螺母机构故障同时安全螺母机构介入起到作用的这一转换过程中能够始终保持安全平稳以及精度的不损失；所述电机控制器具有微控制单元（MCU），并且集成了整车控制器（VCU）的功能，可以直接接收手柄的操作状态信号并进行解析，这样在硬件上直接取消了整车控制器（VCU），降低成本，提高集成度，减少繁杂的线路，降低故障率，而且在故障检测时效率、精度更高。

附图说明

图1为所述传动螺母机构和安全螺母机构安装在中心螺杆上的立体结构示意图；

图2为安全螺母座与中心螺杆的示意图；

图3为图1的剖视图；

图4为图3中省略了柱塞和弹性缓冲件的示意图；

图5为限位孔道的出口位于螺旋顶牙上的示意图；

图6为所有的限位孔道的出口沿螺旋顶牙的螺旋延伸方向排列在螺旋顶牙上的示意图；

图7为故障检测方法的流程图；

图8为所述剪叉式提升设备的总体结构示意图；

图9为所述液压缓冲器工作时的示意图；

图10为所述液压缓冲器的结构示意图；

图11为所述下连接端的示意图；

图12为所述上连接端的示意图；

图中：1、中心螺杆，11、螺旋滚道，2、传动螺母机构，3、安全螺母机构，31、安全螺母座，32、限位孔道，33、弹性缓冲件，34、安全滚珠，35、螺旋顶牙，36、柱塞，37、转运孔道，38、补油腔；4、剪叉机构，41、横支杆，42、剪叉架，5、液压缓冲器，51、液压缸，52、活塞杆，53、防尘罩，6、下连接端，61、下弧形座，62、下弧槽，63、下开合部，64、安装片，7、上连接端，71、上弧形座，72、上弧槽，73、上开合部，81、下紧固件，82、上紧固件，9、起升机构。

具体实施方式

以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例一：

本发明一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，包括中心螺杆1、传动螺母机构2和安全螺母机构3，所述中心螺杆1具有螺旋滚道11，所述安全螺母机构3包括套在所述中心螺杆1外围的安全螺母座31，安全螺母座31与中心螺杆1之间没有接触，所述安全螺母座31上开设有指向所述中心螺杆1的限位孔道32，所述限位孔道32内设置有弹性缓冲件33，所述弹性缓冲件33与所述中心螺杆1之间设置有安全滚珠34；所述弹性缓冲件33远离安全滚珠34的一端是能够得到支撑的，具体的可以是与限位孔道32的内壁之间有固定连接，或者是限位孔道32远离中心螺杆1的一端不通而存在底面，弹性缓冲件33直接抵靠在这个底面上；所述安全滚珠34部分落在所述螺旋滚道11中而部分位于所述限位孔道32中，所述安全滚珠34能够沿着所述螺旋滚道11滚动并能够沿着所述限位孔道32移动，安全滚珠34与螺旋滚道11之间是完全贴合的，安全滚珠34能够在螺旋滚道11中平稳滚动。在线性驱动器正常运行时，所述传动螺母机构2起到主要的传动作用，所述安全螺母机构3不起作用但仍需跟随传动螺母一起行进，安全螺母机构3中仅安全滚珠34落在中心螺杆1的螺旋滚道11中并能够沿着螺旋滚道11滚动，安全螺母机构3中的其余部件皆不与中心螺杆1接触，但安全螺母机构3是通过安全滚珠34与中心螺杆1接合的；安全滚珠34位于弹性缓冲件33和中心螺杆1之间，受到外力时安全滚珠34能够克服弹性缓冲件33的弹力而在限位孔道32中移动，所以安全滚珠34并不是紧紧压在螺旋滚道11内的，仅仅是沿着螺旋滚道11滚动，所以安全滚珠34的存在不会影响传动螺母机构2的正常运行。当传动螺母机构2发生故障，通常是传动螺母机构2中的滚珠损失所导致的失效的情况；此时在沿中心螺杆1的轴向上，安全螺母机构3中的安全滚珠34紧紧压在螺旋滚道11的侧壁上，而安全滚珠34本身就是与螺旋滚道11完全贴合的所以安全滚珠34在轴向上不存在位移，在起作用的瞬间安全滚珠34与中心螺杆1之间不存在瞬间的猛烈撞击，保证了整个线性驱动器的稳定，也避免安全滚珠34和中心螺杆1受到损伤；而安全滚珠34又有部分是位于限位孔道32中的，所以能够通过卡住限位孔道32来限制安全螺母座31在轴向上的位移，这样安全螺母机构3在工作的情况下也不会使线性驱动器在轴向上产生位置误差，而且安全滚珠34在此时也起到替代传动螺母机构2中损失的滚珠的作用，临时起到传动作用，这样线性驱动器还能够完成当前的举升任务，或者下降至安全高度上，总之还能够保证运行的精度，在后续更换传动螺母机构2时也无需重新校验精度。在垂直于中心螺杆1轴向的侧向上，安全螺母座31朝向中心螺杆1挤压，安全滚珠34会克服弹性缓冲件33的弹力而朝限位孔道32内移动，弹性缓冲件33起到缓冲作用，避免安全螺母机构3出现剧烈震动，避免线性驱动器的剧烈震动，保证举升设备的安全性，但在这个方向上安全滚珠34无法紧紧压在螺旋滚道11中，安全螺母座31直接压在中心螺杆1上，起到安全螺母机构3对中心螺杆1的锁紧作用，保证安全。总之接触式安全螺母的设计，使得线性驱动器在传动螺母机构2故障同时安全螺母机构3介入起到作用的这一转换过程中能够始终保持安全平稳以及精度的不损失。

本实施例中所述限位孔道32是指向中心螺杆1的，具体的所述限位孔道32的延伸方向是垂直于中心螺杆1的轴向的，安全螺母机构3中每一个限位孔道32中仅有一个安全滚珠34，所以为保证安全螺母起到的总的效果，本实施例优选所述安全螺母座31上沿周向设置有多个所述限位孔道32，每个所述限位孔道32内均设置有所述弹性缓冲件33和所述安全滚珠34。本实施例中安全螺母机构3主要依靠安全螺母座31与中心螺杆1的直接挤压来抵抗侧向力，并起到锁紧作用，但安全螺母座31内壁与中心螺杆1之间是平滑的贴靠，若侧向力较小，则锁紧效果一般，而且对于轴向上的锁紧作用效果十分一般。因此本实施例优选所述安全螺母座31的内壁具有螺旋顶牙35，所述螺旋顶牙35伸入所述螺旋滚道11中并与所述中心螺杆1间隔开，在传动螺母机构2正常运行时，所述螺旋顶牙35与中心螺杆1不接触；而当传动螺母机构2发生故障时，安全滚珠34仍然发挥上述作用，而安全螺母座31不再直接挤压中心螺杆1，而是通过螺旋顶牙35挤压在中心螺杆1的螺旋滚道11中，这样在侧向上螺旋顶牙35能够直接压紧中心螺杆1，并且锁紧效果良好，同时在轴向上也能够分担安全滚珠34的负担，保证安全螺母机构3的强度和可靠性。

在传动螺母机构2正常运行时，所述安全滚珠34不是紧紧压在螺旋滚道11中的，并且是在螺旋滚道11中滚动的，所以不会对传动螺母机构2的正常运行产生较大的影响，但安全滚珠34与螺旋滚道11之间存在的摩擦力仍旧会对传动螺母机构2的正常运行产生些许影响，尤其是运行效率、精度和能量消耗。因此本实施例优选所述限位孔道32内填充有油液，所述限位孔道32的横截面直径与所述安全滚珠34的直径一致，安全滚珠34外圈完全贴靠住限位孔道32的内壁，安全滚珠34卡住限位孔道32来限制安全螺母座31的效果好，安全滚珠34在限位孔道32中的移动是被限位孔道32充分限制住的，十分稳定，并且安全滚珠34封堵住限位孔道32，避免油液直接流出限位孔道32；而油液与安全滚珠34表面直接接触，表面粘有油液的安全滚珠34在螺旋滚道11中滚动，油液起到润滑作用，减小安全滚珠34与螺旋滚道11之间的摩擦力，进一步减小安全螺母机构3对传动螺母机构2正常运行产生的影响。此外，限位孔道32中的油液也能够对安全滚珠34起到一定的缓冲作用，进一步提高避震效果。

进一步改进，本实施例优选所述限位孔道32贯通所述安全螺母座31的内外侧壁，所述安全滚珠34封堵所述限位孔道32靠近所述中心螺杆1的出口，所述限位孔道32远离所述中心螺杆1的入口可拆卸的安装有柱塞36，所述柱塞36封堵所述限位孔道32的入口，所述弹性缓冲件33位于所述柱塞36和所述安全滚珠34之间，限位孔道32贯通以及柱塞36的设计能够便于弹性缓冲件33和安全滚珠34的安装，也能够便于油液的灌注；在安装时，首先将安全螺母座31安装好，然后依次向限位孔道32中放入安全滚珠34和弹性缓冲件33，随后灌注油液，最后将柱塞36安装在限位孔道32的入口中进行封堵，安装十分方便，不需要在生产制造时就将弹性缓冲件33、安全滚珠34与安全螺母座31制在一起，降低了制造成本、维修成本；在使用过程中油液会持续的损失，需要添加油液时，就拆卸下柱塞36，然后补充灌注油液，再安装好柱塞36，继续使用。优选柱塞36与限位孔道32之间为螺纹连接。

所述螺旋顶牙35有效提升安全螺母机构3的锁紧能力，但在实际操作时，在安全螺母机构3起作用的情况下，仍需要线性驱动器运行，完成当前的举升任务，或者下降至安全高度上，所以在驱动力的作用下，需要安全螺母机构3上的螺旋顶牙35能够沿着螺旋滚道11滑动，实现安全螺母机构3的行进。本实施例优选所述安全螺母座31与所述传动螺母机构2之间具有间隙并形成补油腔38，所述补油腔38环绕所述中心螺杆1，所述安全螺母座31中开设有连通所述限位孔道32和所述补油腔38的转运孔道37，在灌注油液时使限位孔道32、转运孔道37和补油腔38中都填充有油液，补油腔38中的油液直接流到中心螺杆1的螺旋滚道11中，减小螺旋顶牙35与螺旋滚道11之间的摩擦力，使安全螺母机构3在起作用的情况下能够更容易地在驱动力的驱使下沿着中心螺杆1行进。

本实施例优选所述限位孔道32沿所述安全螺母座31的周向呈圆周阵列排布，这是指沿中心螺杆1轴向的视角中限位孔道32的平面排列方式，实际这些限位孔道32在沿中心螺杆1的轴向上可能存在间距，并不是在一个横截面上的。本实施例进一步改进，优选所有的所述限位孔道32的所述出口沿着所述螺旋顶牙35的螺旋延伸方向排列在所述螺旋顶牙35上，这样所有的安全滚珠34也都是沿着螺旋顶牙35的螺旋延伸方向排列的，这样就使得安全滚珠34与螺旋顶牙35相结合，在螺旋滚道11的同一位置共同发挥各自的作用，在同一位置上同时起到轴向上和侧向上的锁紧作用，提高锁紧效果。本实施例中所述弹性缓冲件33为弹簧，所述弹簧的直径小于安全滚珠34的直径，两者之前不需要有连接关系，直接相互抵靠就能够相互作用，便于安装，且力的传递效果良好。

本发明一种高空作业平台，包括所述具有接触式安全螺母的线性驱动器，所述线性驱动器中安全螺母机构3起作用时的安全稳定、精度不损失，能够保证高空作业平台在遇到线性驱动器故障时仍然能够安全稳定且精度良好。所述的高空作业平台可以是剪叉式高空作业平台、具有载货台的高空作业平台等常用的高空作业平台。

实施例二：

实施例一中的所述线性驱动器主要用于高空作业平台的整车中进行使用，当线性驱动器出现故障而使得安全螺母机构生效时，为保证安全，需要及时停止工作，并提示操作人员需要进行维修。因此本实施例在实施例一中的所述线性驱动器的基础上进行改进，即本实施例的所述线性驱动器采用实施例一中的所述线性驱动器，然后再其基础上添加零部件实现故障检测功能；具体地，本实施例的所述线性驱动器还包括传动控制总成，所述传动控制总成包括驱动所述中心螺杆转动的电动机以及控制所述电动机运行的电机控制器，所述电机控制器能够直接接收外部操作状态信号并解析成动作指令来控制所述电动机的运行。目前本领域现有技术常用的方式是手柄的操作状态信号传输给整车控制器（VCU），整车控制器（VCU）对操作状态信号解析后再传输给电机控制器中的微控制单元（MCU），这种方式中整车控制器（VCU）分别与手柄和电机控制器电线连接，所以接线繁杂；所述手柄是操作人员进行上升、下降、维持高度等指令的按钮装置，其操作状态信号的数量少，所以对应的整车控制器（VCU）的功能简单，在电机控制器的微控制单元（MCU）中集成这些功能在硬件上是容易实现的，所以本实施例中的所述电机控制器具有微控制单元（MCU），并且集成了整车控制器（VCU）的功能，可以直接接收手柄的操作状态信号并进行解析，这样在硬件上直接取消了整车控制器（VCU），降低成本，提高集成度，减少繁杂的线路，降低故障率。同时，手柄发出的操作状态信号对于电机控制器而言就是外部的操作状态信号，由于手柄传递给电机控制器的操作状态信号简单，且手柄是操作人员直接手动操作的，所以手柄与电机控制器之间可以采用传统的牢靠的电线连接来传输信号，也可以采用无线信号通讯来传输信号。

所述线性驱动器在高空作业平台的整车中实际使用时，整车是具有平台的，本实施例中的所述电机控制器的故障检测主要通过平台高度值、平台重量值和电动机电流值这三个量来进行判断，所以本实施例的所述线性驱动器还包括用于监测平台高度值的高度传感器、用于监测平台重量值的重量传感器以及用于监测所述电动机电流值的电流传感器，是上升或下降的运行过程中进行的实时监测，所述电机控制器内存储有高度值、重量值和电流值相对照的标定数据库，所述电机控制器能够实时获得所述高度传感器、所述重量传感器以及所述电流传感器的监测数据并判断实时电流值是否超过标定电流值。在正常运行的状态下，实时的高度值、重量值在标定数据库中对应有一个标定电流值，若监测到的实时电流值超过了这个标定电流值，则证明线性驱动器受到较大的额外的阻力，极有可能是传动螺母机构出现故障而使得安全螺母机构生效，安全螺母机构作用于中心螺杆导致阻力增大，但还不能完全确定是安全螺母机构生效所造成的。

本实施例中的线性驱动器一旦出现上述实时电流值大于标定电流值的情况，电机控制器就会控制电动机停转，使传动螺母机构不再上升或下降，而是维持在当前高度上，避免出现危险；电动机停止转动是指主轴停转，实现中心螺杆停转，实际电动机仍有功率输出，来维持当前状态。此时线性驱动器进入自平衡状态，还需要再进行一次故障检测，来确定安全螺母机构是否生效；所以本实施例中所述电机控制器中具有标准电流值计算模块，在自平衡状态下所述计算模块能够根据当前平台的高度值和重量值计算出对应的标准电流值，并且判断实时电流值是否低于标准电流值。标准电流值就是指在安全螺母机构没有生效的情况下，为维持自平衡状态电动机应该达到的电流值；若实时电流值不低于标准电流值，则证明不存在额外阻力，安全螺母机构没有生效，传动螺母机构没有发生故障，先前在行进过程中进行的第一次故障检测可能因其他因素而产生检测偏差，这样电机控制器控制电动机转动以继续执行初始的动作指令，线性驱动器恢复正常工作状态；若实时电流值低于标准电流值，则证明存在额外的阻力，确定安全螺母机构已经生效，传动螺母机构发生故障。

本实施例中所述高度传感器、所述重量传感器以及所述电流传感器都需要对设备进行实时监测，对数据监测的效率、精度以及数值判断的效率要求高，需尽量减小延时性，因此本实施例优选所述高度传感器、所述重量传感器以及所述电流传感器均通过电线连接所述电机控制器，提高数据传输效率和数值判断效率，从而提高整个故障监测的精度。手柄传给电机控制器的操作状态信号简单且数量少，手柄由操作人员手动操作，所以优选所述电机控制器具有能够接收并解析外部操作状态信号的无线通讯转换模块，减少电线的设置，便于操作人员手动操作，而且无线通讯的可靠性和速度也足以满足手柄中简单的操作状态信号的传输。

若按照上述两次故障检测都证明安全螺母机构生效，则确定传动螺母机构发生故障，需要结束正常的运行并及时维修。本实施例优选所述线性驱动器还包括警示灯，所述电机控制器在判定所述安全螺母机构生效时能够控制所述警示灯闪烁，告知现场操作人员发生故障，需要结束工作状态。通常用户在发现线性驱动器故障之后，需要通知厂商的售后人员前来维修，给用户造成麻烦。为进一步完善售后服务，本实施例将售后纳入到故障检测策略中，优选所述线性驱动器还包括用于与云端服务器通过网络通讯的远程终端，所述电机控制器能够将故障代码发送至所述远程终端，所述远程终端用于将故障代码传输至云端服务器中，云端服务器是厂商运营的，收到故障代码之后可以直接将详细信息发送给附近片区的售后人员，售后人员得到指派后能够及时赶往用户处进行维修。

当电机控制器判定安全螺母机构生效，且控制线性驱动器停止执行升降指令后，还需要具备临时的保护措施；具体地，若初始的动作指令为上升，则电机控制器控制电动机停转，但电动机仍具有输出功率以维持当前状态，保证平台是货物或人员的安全；若初始的动作指令为下降，则电机控制器使电动机停止运行，并且电动机的刹车松开，电动机处于没有输出功率的状态，在外力带动下电动机的主轴就会转动，本实施例中所述电动机反转时能够将动能转化为电能，所以线性驱动器在自由下降收缩的情况下，电动机能够实现能量回收，而且电动机的反转会给线性驱动器的下降收缩提供阻力，避免平台下降过快而造成危险。

本实施例的所述线性驱动器具有故障检测功能，在实际使用时催生出一套与之适配的故障检测方法，所以本发明一种具有接触式安全螺母的线性驱动器的故障检测方法，包括以下步骤：

S01：电机控制器直接接收外部操作状态信号并将其解析成能够控制所述电动机的动作指令；

S02：根据解析得到的动作指令来控制所述电动机的运行；

S03：动作指令为上升或下降，则所述电动机运行使所述线性驱动器执行上升或下降的动作，同时所述电机控制器实时判断监测到的实时电流值是否超过当前平台的高度值和重量值在数据库中所对应的标定电流值，若实时电流值不超过标定电流值，线性驱动器持续执行上升或下降的动作；

S04：若在执行上升或下降动作的某时刻所述电机控制器判断出实时监测到的实时电流值超过了当前平台的高度值和重量值在数据库中所对应的标定电流值，所述电机控制器控制所述电动机改变输出功率使所述线性驱动器停止上升或停止下降并维持在当前高度上；

S05：所述线性驱动器进入自平衡状态 ，所述电机控制器根据当前平台的高度值和重量值计算出维持自平衡状态的标准电流值，同时实时判断监测到的实时电流值是否低于计算得到的维持自平衡状态的标准电流值，若实时电流值不低于标准电流值，则判定安全螺母没有生效，所述电机控制器控制所述电动机继续执行初始的上升或下降的动作指令；

S06：若自平衡状态下实时电流值低于标准电流值，则所述电机控制器判定所述安全螺母机构生效；

S07：若初始的动作指令为上升，所述电机控制器使所述线性驱动器停止上升，所述电动机维持线性驱动器当前状态；若动作指令为下降，所述电机控制器使所述电动机停止运行，并且所述电动机的刹车松开，所述线性驱动器自由下降，同时带动所述电动机反转，实现所述电动机的能量回收；

S08：所述电机控制器控制所述警报灯闪烁并将故障代码发送至所述远程终端，所述远程终端将故障代码传输至所述云端服务器，所述云端服务器通过无线信号通知售后人员。

实施例三：

本发明一种具有维修用液压缓冲器5的剪叉式提升设备，包括液压缓冲器5和剪叉机构4 ，所述液压缓冲器5包括液压缸51和活塞杆52，所述液压缸51具有下连接端6，所述活塞杆52具有上连接端7，所述液压缓冲器5通过所述上连接端7和所述下连接端6与所述剪叉机构4接合后能够撑住所述剪叉机构4。采用液压缓冲器5进行支撑，在剪叉机构4对液压缓冲器5施加压力时，活塞杆52会被逐渐压入液压缸51中，在这个过程中利用了液压缓冲器5本身具有的缓冲能力强、负载能力强的特点，液压缓冲器5在对剪叉机构4进行支撑时不仅安全稳定，而且用缓冲性能抵抗冲击，避免出现自身以及剪叉机构4的损坏，另外能够满足的负载最大值较大，在实际维修时甚至可以仅仅使用液压缓冲器5进行支撑，不需要启动起升机构9提供额外的支撑力，在时间普遍较长的维修过程中，这样能够有效节能。本实施例中液压缓冲器5具有专门与剪叉机构4接合的下连接端6和上连接端7，接合牢固性良好，进一步保证安全。

所述剪叉机构4包括前后两组剪叉架42和架设在两组所述剪叉架42之间的横支杆41，所述横支杆41在所述剪叉机构4的左右两侧沿上下方向排布；当剪叉架42展开时，同一侧的横支杆41在上下方向上相互远离，当剪叉架42收缩时，同一侧的横支杆41在上下方向上相互靠近；所述液压缓冲器5设置在一侧中横支杆41中上下相邻的两个横支杆41之间，并通过上连接端7与上方的横支杆41接合，通过下连接端6与下方的横支杆41接合，通过对这两个横支杆41的支撑，实现对整个剪叉机构4的支撑。液压缓冲器5可能会损坏，面对不同的实际情况所需要液压缓冲器5的负载能力也不同，这两种状况都需要更换液压缓冲器5，所以本实施例中所述下连接端6与所述横支杆41之间的接合形式为可拆卸的固定。

而液压缓冲器5与横支杆41之间具体的接合形式，本实施例优选所述下连接端6包括下弧形座61，所述下弧形座61具有能够完全贴靠在所述横支杆41的外壁上实现卡合的下弧槽62；所述下弧形座61的两端皆转动连接有下开合部63，所述下开合部63呈弧形且能够完全贴靠在所述横支杆41的外壁上，两个所述下开合部63的末端连接有下紧固件81，所述下紧固件81能够将两个所述下开合部63的末端相向拉动实现锁紧。下弧形座61是一体成型件，自身结构强度较高，起到主要的卡合支撑作用，横支杆41是圆形杆件，下弧槽62的形状与横支杆41的外壁形状契合，下弧形座61通过下弧槽62半包住横支杆41，卡合关系十分稳定可靠；而下开合部63则是使下连接端6完全箍住横支杆41，进一步提高接合牢固程度，下紧固件81在锁紧时具有将两个下开合部63的末端相向拉动的力，使两个下开合部63箍紧横支杆41。在安装时，两个下开合部63处于打开状态，下弧形座61与横支杆41卡合后，再将两个下开合部63箍住横支杆41，并用下紧固件81进行锁定。

若两个下开合部63在箍住横支杆41之后，两个末端是接触到的，则两者之间实际上已经存在干涉，，无论下紧固件81如何加大锁紧力，都难以作用于两个下开合部63，所以本实施例优选两个所述下开合部63皆完全贴靠在所述横支杆41的外壁上之后，两个所述下开合部63的末端之间具有间隔；这样下紧固件81加大锁紧力时，能够提高下开合部63与横支杆41之间的箍紧力，进一步提高锁紧效果，锁紧之后下连接端6难以产生相对于横支杆41的运动，所以可以认为是达到了固定的状态。所述下开合部63末端具有供所述下紧固件81安装的安装片64，安装片64呈上下竖直状，而下紧固件81产生的锁紧力是垂直于安装片64的，所述下紧固件81对两个所述安装片64进行拉动，提高下紧固件81对锁紧力的传递效果，进一步提高锁紧效果。优选所述下紧固件81包括螺栓和螺母，安装片64中设置有供螺栓穿过的通孔，螺栓同时穿设在两个安装片64的通孔中，然后旋紧螺母来产生锁紧力。

本实施例中所述上连接端7包括上弧形座71，所述上弧形座71具有能够完全贴靠在所述横支杆41的外壁上实现卡合的上弧槽72；所述上弧形座71的两端皆转动连接有上开合部73，所述上开合部73呈弧形且能够完全贴靠在所述横支杆41的外壁上，两个所述上开合部73的末端连接有上紧固件82，所述上紧固件82能够将两个所述上开合部73的末端相向拉动实现锁紧。上弧形座71、上开合部73和上紧固件82的作用与下弧形座61、下开合部63和下紧固件81分别对应一致，安装原理也一致。当然可以进一步优选箍住横支杆41之后两个上开合部73的末端之间同样具有间隔，两个上开合部73末端皆具有安装片64供上紧固件82安装，以更好地发挥上紧固件82的锁紧作用。上紧固件82的组成也与下紧固件81一致。

液压缓冲器5只有在维修时才支起来使用，在剪叉式提升设备正常工作时，液压缓冲器5不起作用，可以直接通过下连接端6和上连接端7直接拆下，但通常设备上没有多余位置进行放置，且每次用完都要拆下来，过于繁琐。因此本实施例优选一个所述剪叉架42朝向另一个所述剪叉架42的侧壁上设置有开口朝上的收纳盒，所述下紧固件81松开时所述下连接端6能够沿着所述横支杆41朝具有所述收纳盒的所述剪叉架42移动，所述下紧固件81能够相对于所述横支杆41转动，使所述液压缓冲器5落入所述收纳盒中。在使用时液压缓冲器5通常位于横支杆41的中间位置，更好地支撑，而收纳盒设置在剪叉架42侧壁上，是直接固定的连接关系，靠的越近牢固度越高，并且能够避免与起升机构9发生干涉；所以在收纳液压缓冲器5时，首先解除上连接端7与横支杆41的接合，然后将下紧固件81中的螺母旋松，使下开合部63不再箍紧横支杆41，下连接端6能够相对于横支杆41移动或转动，先朝向设置有收纳盒的剪叉架42移动，直到液压缓冲器5对准收纳盒，然后使下连接端6相对于横支杆41转动，液压缓冲器5落入收纳盒中，实现收纳。进一步地，优选所述收纳盒开口处设置有可拆卸的盖板，当液压缓冲器5被收纳在收纳盒中，将盖板装上，避免液压缓冲器5脱离收纳盒，影响设备的正常工作。

由于液压缓冲器5工作时活塞杆52会进出液压缸51，为避免杂质通过缝隙进入液压缸51，影响液压缸51正常运行，本实施例优选所述液压缓冲器5还包括套设在所述液压缸51一端的防尘罩53，所述防尘罩53固定在所述活塞杆52上，所述防尘罩53能够跟随所述活塞杆52产生相对于所述液压缸51的移动，防尘罩53周向侧包围液压缸51一端，轴向一侧密封且与活塞杆52固定，轴向另一侧开口并供液压缸51伸入。这样防尘罩53能够起到防止杂质进入液压缸51的作用。所述液压缓冲缸具有一个最大负载量，若超过这个负载量，则会损坏失效，因此本实施例优选所述液压缸51外壁上设置有警戒刻度，所述防尘罩53移动时其下边缘与所述警戒刻度之间产生可视的距离变化，所述防尘罩53下边缘到达所述警戒刻度时所述液压缓冲器5达到最大负载量。在使用液压缓冲器5时，首先需利用起升机构9将剪叉机构4升起，让上下相邻两个横支杆41的间距大于液压缓冲器5初始状态的总长度，然后将液压缓冲器5从收纳盒中支起来，上连接端7的上弧形座71中的上弧槽72最准上方的横支杆41，再启动起升机构9的下降功能模块，带动剪叉机构4收缩下降，让横支杆41进入上弧槽72中，继续下降使液压缓冲器5支撑住横支杆41。在继续下降的过程中，需要在防尘罩53下边缘没有超过警戒刻度之前及时让起升机构9停止下降，避免液压缓冲器5损坏。这样只有剪叉机构4压在液压缓冲器5上，通常是液压缓冲器5能够承受的负载。

但是在实际操作时，操作人员不注意就会忘记关闭起升机构9，起升机构9持续下降，液压缓冲器5承受剪叉机构4压力以及起升机构9的推力，等到防尘罩53下边缘超过警戒刻度，液压缓冲器5损坏。因此本实施例优选所述剪叉式提升设备还包括起升机构9、控制器和开关，所述起升机构9支撑所述剪叉机构4并具有能够推动所述剪叉机构4伸展或收缩的上升功能模块和下降功能模块；所述开关设置在所述液压缓冲器5上，所述防尘罩53的下边缘到达所述警戒刻度时能够触发所述开关；所述控制器能够接收所述开关的信号并能够控制所述起升机构9停止下降动作，避免液压缓冲器5损坏。所述起升机构9采用实施例一中所述的具有接触式安全螺母的线性驱动器。

基于上述具有维修用液压缓冲器5的剪叉式提升设备，本发明提出一种具有维修用液压缓冲器5的剪叉式提升设备的控制方法，具体为维修时的控制方法，包括以下步骤：

S01：启动所述起升机构9的上升功能模块带动所述剪叉机构4伸展，直到上下方向上相邻两个所述横支杆41之间的间距超过了初始状态下所述液压缓冲器5的总长度；

S02：将所述液压缓冲器5从收纳位置取出并朝上支起，使所述液压缓冲器5的上连接端7对准所述剪叉机构4的横支杆41；

S03：启动所述起升机构9的下降功能模块带动所述剪叉机构4收缩，位于所述液压缓冲器5上方且最接近所述上连接端7的所述横支杆41朝向所述上连接端7移动，直至与所述上连接端7接合；

S04：所述起升机构9继续带动所述剪叉机构4收缩，所述横支杆41挤压所述液压缓冲器5，所述液压缓冲器5逐渐收缩，所述防尘罩53的下边缘逐渐接近所述警戒刻度；

S05：在所述防尘罩53的下边缘超过所述警戒刻度之前，关闭所述起升机构9的下降功能模块，使所述剪叉机构4停止收缩，所述液压缓冲器5支撑住所述剪叉机构4。

对于上述步骤S05的进一步改进，步骤S05中所述防尘罩53的下边缘到达所述警戒刻度时，所述防尘罩53触发所述开关，所述控制器得到所述开关的信号后控制所述起升机构9关闭下降功能模块。

进一步改进，在步骤S05之后还具有步骤S06，所述起升机构9的下降功能模块关闭后，所述控制器控制所述起升机构9启动上升功能模块，所述上升功能模块输出的支撑力能够与所述液压缓冲器5一起维持所述剪叉机构4的静止状态，减轻液压缓冲器5的负担，而且即便出现了液压缓冲器5突然失效的极端情况，起升机构9也能够起到支撑作用，进一步保证安全。

上述控制方法利用到了起升机构9，所以针对的情况是维修除起升机构9之外的零部件，若需要维修的是起升机构9，则需要另一种控制方法。本发明一种具有维修用液压缓冲器5的剪叉式提升设备的控制方法，包括以下步骤：

S01：将所述剪叉机构4往上吊拉，使所述剪叉机构4伸展开，直到上下方向上相邻两个所述横支杆41之间的间距超过了初始状态下所述液压缓冲器5的总长度；

S02：将所述液压缓冲器5从收纳位置取出并朝上支起，使所述液压缓冲器5的上连接端7对准所述剪叉机构4的横支杆41；

S03：保持对剪叉机构4的吊拉，利用吊拉力逐渐将剪叉机构4往下放，使剪叉机构4收缩，位于所述液压缓冲器5上方且最接近所述上连接端7的所述横支杆41朝向所述上连接端7移动，直至与所述上连接端7接合；

S04：随着剪叉机构4的继续收缩，所述液压缓冲器5逐渐撑住所述横拉杆；

S05：撤去吊拉力使所述剪叉机构4完全由所述液压缓冲器5支撑。

本控制方法中的吊拉力由悬吊设备提供。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，包括中心螺杆（1）、传动螺母机构（2）、安全螺母机构（3）以及传动控制总成；所述中心螺杆（1）具有螺旋滚道（11），所述安全螺母机构（3）包括套在所述中心螺杆（1）外围的安全螺母座（31），所述安全螺母座（31）上开设有指向所述中心螺杆（1）的限位孔道（32），所述限位孔道（32）内设置有弹性缓冲件（33），所述弹性缓冲件（33）与所述中心螺杆（1）之间设置有安全滚珠（34），所述安全滚珠（34）部分落在所述螺旋滚道（11）中而部分位于所述限位孔道（32）中，所述安全滚珠（34）能够沿着所述螺旋滚道（11）滚动并能够沿着所述限位孔道（32）移动；所述传动控制总成包括驱动所述中心螺杆转动的电动机以及控制所述电动机运行的电机控制器，所述电机控制器能够直接接收外部操作状态信号并解析成动作指令来控制所述电动机的运行。

2.根据权利要求1所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，所述安全螺母座（31）的内壁具有螺旋顶牙（35），所述螺旋顶牙（35）伸入所述螺旋滚道（11）中并与所述中心螺杆（1）间隔开。

3.根据权利要求2所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，还包括用于监测平台高度值的高度传感器、用于监测平台重量值的重量传感器以及用于监测所述电动机电流值的电流传感器，所述电机控制器内存储有高度值、重量值和电流值相对照的标定数据库，所述电机控制器能够实时获得所述高度传感器、所述重量传感器以及所述电流传感器的监测数据并判断实时电流值是否超过标定电流值。

4.根据权利要求3所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，所述电机控制器中具有标准电流值计算模块，在自平衡状态下所述计算模块能够根据当前平台的高度值和重量值计算出对应的标准电流值，并且判断实时电流值是否低于标准电流值。

5.根据权利要求4所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，所述高度传感器、所述重量传感器以及所述电流传感器均通过电线连接所述电机控制器。

6.根据权利要求5所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，所述电机控制器具有能够接收并解析外部操作状态信号的无线通讯转换模块。

7.根据权利要求6所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，还包括警示灯，所述电机控制器在判定所述安全螺母机构生效时能够控制所述警示灯闪烁。

8.根据权利要求7所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，还包括用于与云端服务器通过网络通讯的远程终端，所述电机控制器能够将故障代码发送至所述远程终端，所述远程终端用于将故障代码传输至云端服务器中。

9.根据权利要求8所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器，其特征在于，所述线性驱动器自由下降动作时，所述电动机反转并将动能转化为电能。

10.根据权利要求9所述的一种具有接触式安全螺母的线性驱动器的故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：电机控制器直接接收外部操作状态信号并将其解析成能够控制所述电动机的动作指令；

S02：根据解析得到的动作指令来控制所述电动机的运行；

S03：动作指令为上升或下降，则所述电动机运行使所述线性驱动器执行上升或下降的动作，同时所述电机控制器实时判断监测到的实时电流值是否超过当前平台的高度值和重量值在数据库中所对应的标定电流值，若实时电流值不超过标定电流值，线性驱动器持续执行上升或下降的动作；

S04：若在执行上升或下降动作的某时刻所述电机控制器判断出实时监测到的实时电流值超过了当前平台的高度值和重量值在数据库中所对应的标定电流值，所述电机控制器控制所述电动机改变输出功率使所述线性驱动器停止上升或停止下降并维持在当前高度上；

S05：所述线性驱动器进入自平衡状态 ，所述电机控制器根据当前平台的高度值和重量值计算出维持自平衡状态的标准电流值，同时实时判断监测到的实时电流值是否低于计算得到的维持自平衡状态的标准电流值，若实时电流值不低于标准电流值，则判定安全螺母没有生效，所述电机控制器控制所述电动机继续执行初始的上升或下降的动作指令；

S06：若自平衡状态下实时电流值低于标准电流值，则所述电机控制器判定所述安全螺母机构生效；

S07：若初始的动作指令为上升，所述电机控制器使所述线性驱动器停止上升，所述电动机维持线性驱动器当前状态；若动作指令为下降，所述电机控制器使所述电动机停止运行，并且所述电动机的刹车松开，所述线性驱动器自由下降，同时带动所述电动机反转，实现所述电动机的能量回收；

S08：所述电机控制器控制所述警报灯闪烁并将故障代码发送至所述远程终端，所述远程终端将故障代码传输至所述云端服务器，所述云端服务器通过无线信号通知售后人员。

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